引言
隨著煤炭行業自動化、智能化水平的不斷提升，選煤廠作為煤炭加工的核心環節，其生產設備的高效、穩定、安全運行至關重要。低壓配電系統為廠內各類設備（如破碎機、篩分機、泵、風機等）提供電力，是保障生產連續性的基礎。傳統的人工巡檢、手動記錄與故障處理模式已難以滿足現代化選煤廠對效率、可靠性與安全性的高要求。因此，設計并實現一套集監控、保護、分析與管理于一體的低壓配電管理系統，成為提升選煤廠運行管理水平、降低能耗與運維成本的關鍵舉措。該系統依托現代計算機系統服務技術，旨在構建一個智能化、網絡化的配電管理平臺。
系統設計目標與原則
設計目標：
1. 實時監控與可視化： 實現對全廠低壓配電柜、回路、關鍵設備的電壓、電流、功率、電能、功率因數、開關狀態等參數的實時采集與集中顯示，提供直觀的圖形化界面（如單線圖）。
2. 智能保護與預警： 具備過載、短路、漏電、缺相等電氣故障的快速檢測與保護功能，并能對設備異常（如溫升過高、絕緣下降）進行早期預警，防止事故擴大。
3. 能耗精細化管理： 按車間、工序、主要設備進行電能計量與統計分析，識別能耗重點環節，為節能改造提供數據支持。
4. 故障診斷與運維輔助： 自動記錄故障事件（時間、位置、類型、參數），生成報警日志與運行報告，輔助維護人員快速定位與排除故障。
5. 遠程控制與調度： 在安全權限許可下，支持對部分非關鍵回路進行遠程分合閘操作，適應生產調度需求。
6. 系統集成與擴展： 具備良好的開放性，能夠與選煤廠上層的生產執行系統（MES）、能源管理系統（EMS）或全廠自動化平臺進行數據交互，并預留擴展接口。
設計原則：
- 可靠性原則： 系統硬件選型與軟件設計需滿足工業環境要求，具備高抗干擾能力和長時間穩定運行能力。
- 安全性原則： 嚴格遵循電氣安全規范，確保控制指令的安全隔離與權限分級管理，防止誤操作。
- 先進性原則： 采用成熟的工業通信網絡（如工業以太網、Modbus TCP/RTU）、智能電氣元件及數據庫技術。
- 經濟性原則： 在滿足功能需求的前提下，優化配置，降低建設與長期維護成本。
系統架構與關鍵技術
1. 系統總體架構
系統采用分層分布式架構，通常分為現場設備層、網絡通信層、數據服務層和應用層。
- 現場設備層： 由安裝于各配電柜內的智能微型斷路器、智能電動機保護器、多功能電力儀表、溫濕度傳感器、I/O模塊等構成，負責底層數據采集與本地保護。
- 網絡通信層： 采用工業以太網交換機與現場總線（如RS485 Modbus）相結合的方式，組建穩定可靠的通信網絡，將現場數據上傳至監控中心。
- 數據服務層（核心計算機系統服務）： 部署在工業服務器上，運行實時數據庫（用于存儲高速變化的過程數據）和歷史數據庫（用于存儲長期運行數據），提供數據采集、處理、存儲、轉發服務。這是系統的“大腦”。
- 應用層： 為用戶提供人機交互界面，通常包括監控工作站、工程師站及可能的Web客戶端或移動終端。軟件平臺可選用成熟的組態軟件（如WinCC、iFix、力控）或基于SCADA理念自主開發。
2. 關鍵計算機系統服務技術
- 數據采集與通信服務： 開發或配置專用的通信驅動服務，負責輪詢或接收來自不同協議、不同廠商智能設備的數據，并進行解析與標準化處理。
- 實時數據庫服務： 采用高性能的實時數據庫管理系統，確保海量監測數據的快速寫入、查詢與響應，支持毫秒級的時間戳記錄。
- 報警與事件管理服務： 實時掃描數據點，根據預設的報警規則（限值、變化率、狀態組合）觸發報警，并生成事件記錄，支持聲光、短信、郵件等多種通知方式。
- 歷史數據歸檔與查詢服務： 定期將實時數據庫中的數據壓縮后轉存至歷史數據庫（如SQL Server, Oracle），提供靈活的歷史數據查詢、趨勢曲線繪制與報表生成功能。
- Web發布與遠程訪問服務： 通過B/S架構，將關鍵監控畫面、報表以Web形式發布，授權用戶可通過瀏覽器在局域網或通過VPN安全地遠程訪問系統。
- 與第三方系統接口服務： 提供標準的OPC、ODBC、API等接口，實現與MES、ERP等系統的數據共享。
系統功能模塊實現
- 主監控畫面： 以選煤廠工藝流程圖或配電系統單線圖為背景，動態顯示各配電回路運行狀態、主要電氣參數，顏色區分運行/停止/故障。
- 數據報表模塊： 自動生成日報、月報、年報，內容包括各回路用電量統計、最大需量、負載率、功率因數、報警統計等，支持導出Excel/PDF格式。
- 電能管理模塊： 實現分時段（峰、平、谷）電量統計，進行同比、環比分析，繪制能耗趨勢圖與餅狀圖，定位高耗能設備與時段。
- 事件與報警管理模塊： 集中顯示實時報警列表與歷史報警查詢，報警信息包含點位描述、時間、數值、優先級、確認狀態等。
- 設備管理模塊： 建立主要電氣設備（如電機、變壓器）電子檔案，記錄設備參數、維護記錄、試驗報告等，實現預防性維護提醒。
- 權限管理模塊： 多級用戶權限控制（如操作員、工程師、管理員），不同角色擁有不同的數據查看、操作與控制權限，所有重要操作留有日志。
實施效果與展望
該系統的成功實施，將選煤廠低壓配電管理從傳統的“被動應對”轉變為“主動預防與精細化管理”。預期效果包括：顯著提高供電可靠性，減少非計劃停機時間；實現能耗的透明化與可控化，促進節能降耗；降低運維人員勞動強度，提升故障響應速度與處理效率；為管理層決策提供準確的數據支撐。
隨著物聯網、大數據與人工智能技術的深入應用，選煤廠低壓配電管理系統可進一步向預測性維護、能效優化智能決策、與全廠數字孿生深度融合等方向發展，最終構建成為智慧選煤廠不可或缺的智能化基礎設施。
